(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を貯える分離室と、
前記分離室内の水位を昇降させて前記分離室に投入された焼却灰を比重差分離する脈動発生装置と、
ベルトコンベヤと
を具備し、
前記ベルトコンベヤのベルトは網を備え、
前記ベルトは前記分離室の床面を形成し、
前記分離室は、水中に配置される下層出口と、水が溢流する上層出口とを備え、
前記下層出口は、前記分離室の壁の下端部と前記ベルトの間に形成され、
前記ベルトコンベヤは、前記分離室内において前記ベルト上に形成された前記焼却灰由来の堆積層としての下層を前記下層出口から搬出する
焼却灰処理装置。
【請求項２】
前記ベルトコンベヤは、前記ベルトの移動する速さを変化させる
請求項１の焼却灰処理装置。
【請求項３】
鉛直方向に遊動可能に前記分離室の水中に配置される第１遊動体を更に具備し、
前記ベルトコンベヤは、前記第１遊動体の位置に基づいて前記ベルトの移動する速さを変化させる
請求項２の焼却灰処理装置。
【請求項４】
前記下層を形成していた堆積物を前記分離室に投入する投入装置を更に具備する
請求項１乃至３のいずれかに記載の焼却灰処理装置。
【請求項５】
前記分離室は、前記下層出口より高く、且つ、前記上層出口より低い水中の位置に設けられる中層出口を備え、
前記分離室内において前記下層の上に形成される前記焼却灰由来の中層を前記中層出口から払い出すスクリューコンベヤを更に具備する
請求項１乃至４のいずれかに記載の焼却灰処理装置。
【請求項６】
前記中層出口の上端の高さと前記上層出口の溢流堰高さとが変化するように昇降するゲートと、
鉛直方向に遊動可能に前記分離室の水中に配置される第２遊動体と
を更に具備し、
前記第２遊動体の位置に基づいて、前記スクリューコンベヤによる払出し量と前記ゲートの昇降とが制御される
請求項５の焼却灰処理装置。
【請求項７】
水を貯えた分離室に焼却灰を投入するステップと、
前記分離室内の水位を昇降させて前記焼却灰を比重差分離するステップと、
前記分離室の床面を形成しているベルトコンベヤの網を備えたベルト上に前記焼却灰由来の堆積層としての下層を形成するステップと、
水中に配置され、前記分離室の壁の下端部と前記ベルトの間に形成される下層出口から前記下層を前記ベルトコンベヤが搬出するステップと、
前記分離室の上層出口から水を溢流させるステップと
を具備する
焼却灰処理方法。
【請求項８】
前記ベルトの移動する速さを変化させるステップを更に具備する
請求項７の焼却灰処理方法。
【請求項９】
鉛直方向に遊動可能に前記分離室の水中に配置される第１遊動体の位置に基づいて、前記ベルトの移動する速さを変化させる前記ステップを実行する
請求項８の焼却灰処理方法。
【請求項１０】
前記下層を形成していた堆積物を前記分離室に投入するステップを更に具備する
請求項７乃至９のいずれかに記載の焼却灰処理方法。
【請求項１１】
前記ベルトコンベヤを停止した状態で前記下層を形成する前記ステップを実行する
請求項７乃至１０のいずれかに記載の焼却灰処理方法。
【請求項１２】
前記ベルトコンベヤを停止した状態で前記分離室に金属含有灰を投入するステップと、
停止した前記ベルト上に前記金属含有灰の堆積層を形成するステップと
を更に具備し、
前記金属含有灰を投入する前記ステップと、前記金属含有灰の前記堆積層を形成する前記ステップとを前記焼却灰を投入するステップの前に実行する
請求項７乃至１０のいずれかに記載の焼却灰処理方法。
【請求項１３】
前記分離室内において前記下層の上に前記焼却灰由来の中層を形成するステップと、
前記下層出口より高く、且つ、前記上層出口より低い水中の位置に設けられる前記分離室の中層出口から前記中層を払い出すステップと
を更に具備する
請求項７乃至１２のいずれかに記載の焼却灰処理方法。
【請求項１４】
鉛直方向に遊動可能に前記分離室の水中に配置される第２遊動体の位置に基づいて、前記中層出口の上端の高さ、前記上層出口の溢流堰高さ、及び前記中層出口からの払い出し量を変化させるステップを更に具備する
請求項１３の焼却灰処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却灰処理装置及び焼却灰処理方法に関し、特に焼却灰をセメント原料として資源化するために好適な焼却灰処理装置及び焼却灰処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼却灰をセメント原料として資源化する上で焼却灰中に含まれる金属及び塩素が問題となる。焼却灰からの金属の除去が不十分な場合、除去されなかった金属が異物としてセメント原料に残存し、セメント原料の品質を低下させる。塩素は鉄筋コンクリート中の鉄筋を溶損させるため、高濃度の塩素を含むセメント原料は用途が無筋系の分野に限定されてしまう。
【０００３】
特許文献１は、焼却灰から金属及び塩素を除去する除去装置を開示している。除去装置は、水槽内の水（又は酸性溶液）中に保持された焼却灰中の塩素分を水洗（又は酸洗）し、且つ、比重選別により、焼却灰のうち比較的比重の小さい灰成分を水槽からオーバーフローさせる一方、比較的比重の大きい金属類成分を水槽側壁の排出口より除去する。水槽内は、排出口が開口した網室とプランジャが配備されたプランジャ室とに平面視して二分され、網室及びプランジャ室の下部どうしは水路により連結される。網室の固定された網上に焼却灰が載置される。プランジャは水槽中の水を躍動させて網室内の焼却灰を上下に躍動させる。網上の金属類成分はダムに迫り上げられた後に排出口より排出される。
【０００４】
特許文献２は、破砕物のジグ選別装置を開示している。破砕物のジグ選別装置において、網付きコンベヤベルト上に供給された破砕物がジグ用水槽の水中を移動する。ジグ用水の脈動により破砕物は比重差分離される。ジグ用水に網付きコンベヤベルトの進行方向とは反対方向の水流が与えられる。破砕物の軽比重物の部分はこの水流によって水流方向に移動されてジグ用水槽から排出される。破砕物の重比重物の部分は網付きコンベヤベルトによってその進行方向に運搬されてジグ用水槽から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３９１３７１号公報
【特許文献２】特許第２５０１７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、焼却灰から金属を除去するための焼却灰処理装置及び焼却灰処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００８】
本発明による焼却灰処理装置は、水を貯える分離室（１１）と、前記分離室内の水位を昇降させて前記分離室に投入された焼却灰を比重差分離する脈動発生装置（４０）と、ベルトコンベヤ（２０）とを具備する。前記ベルトコンベヤのベルト（２１）は網を備える。前記ベルトは前記分離室の床面を形成する。前記分離室は、水中に配置される下層出口（１７）と、水が溢流する上層出口（１４、１９）とを備える。前記下層出口は、前記分離室の壁（１６）の下端部（１６ｂ）と前記ベルトの間に形成される。前記ベルトコンベヤは、前記分離室内において前記ベルト上に形成された前記焼却灰由来の堆積層としての下層（９３）を前記下層出口から搬出する。
【０００９】
前記ベルトコンベヤは、前記ベルトの移動する速さを変化させる。
【００１０】
上記焼却灰処理装置は、鉛直方向に遊動可能に前記分離室の水中に配置される第１遊動体（３０Ａ）を更に具備する。前記ベルトコンベヤは、前記第１遊動体の位置に基づいて前記ベルトの移動する速さを変化させる。
【００１１】
上記焼却灰処理装置は、前記下層を形成していた堆積物を前記分離室に投入する投入装置（２５）を更に具備する。
【００１２】
前記分離室は、前記下層出口より高く、且つ、前記上層出口より低い水中の位置に設けられる中層出口（１８）を備える。上記焼却灰処理装置は、前記分離室内において前記下層の上に形成される前記焼却灰由来の中層（９２）を前記中層出口から払い出すスクリューコンベヤ（３４）を更に具備する。
【００１３】
上記焼却灰処理装置は、前記中層出口の上端の高さと前記上層出口の溢流堰高さとが変化するように昇降するゲート（３２）と、鉛直方向に遊動可能に前記分離室の水中に配置される第２遊動体（３０Ｂ）とを更に具備する。前記第２遊動体の位置に基づいて、前記スクリューコンベヤによる払出し量と前記ゲートの昇降とが制御される。
【００１４】
本発明による焼却灰処理方法は、水を貯えた分離室（１１）に焼却灰を投入するステップと、前記分離室内の水位を昇降させて前記焼却灰を比重差分離するステップと、前記分離室の床面を形成しているベルトコンベヤ（２０）のベルト（２１）上に前記焼却灰由来の堆積層としての下層（９３）を形成するステップと、水中に配置される前記分離室の下層出口（１７）から前記下層を前記ベルトコンベヤが搬出するステップと、前記分離室の上層出口（１４、１９）から水を溢流させるステップとを具備する。前記ベルトは網を備える。前記下層出口は、前記分離室の壁（１６）の下端部（１６ａ）と前記ベルトの間に形成される。
【００１５】
上記焼却灰処理方法は、前記ベルトの移動する速さを変化させるステップを更に具備する。
【００１６】
鉛直方向に遊動可能に前記分離室の水中に配置される第１遊動体（３０Ａ）の位置に基づいて、前記ベルトの移動する速さを変化させる前記ステップを実行する。
【００１７】
上記焼却灰処理方法は、前記下層を形成していた堆積物を前記分離室に投入するステップを更に具備する。
【００１８】
前記ベルトコンベヤを停止した状態で前記下層を形成する前記ステップを実行する。
【００１９】
上記焼却灰処理方法は、前記ベルトコンベヤを停止した状態で前記分離室に金属含有灰を投入するステップと、停止した前記ベルト上に前記金属含有灰の堆積層を形成するステップとを更に具備する。前記金属含有灰を投入する前記ステップと、前記金属含有灰の前記堆積層を形成する前記ステップとを前記焼却灰を投入するステップの前に実行する。
【００２０】
上記焼却灰処理方法は、前記分離室内において前記下層の上に前記焼却灰由来の中層（９２）を形成するステップと、前記下層出口より高く、且つ、前記上層出口より低い水中の位置に設けられる前記分離室の中層出口（１８）から前記中層を払い出すステップと
を更に具備する。
【００２１】
上記焼却灰処理方法は、鉛直方向に遊動可能に前記分離室の水中に配置される第２遊動体（３０Ｂ）の位置に基づいて、前記中層出口の上端の高さ、前記上層出口の溢流堰高さ、及び前記中層出口からの払い出し量を変化させるステップを更に具備する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、焼却灰から金属を除去するための焼却灰処理装置及び焼却灰処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る焼却灰処理装置の正面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る焼却灰処理装置の側面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る焼却灰処理装置の下層排出制御系のブロック図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係る焼却灰処理装置の上層出口及び中層出口の近傍の側面図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る焼却灰処理装置の上中層排出制御系のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
添付図面を参照して、本発明による焼却灰処理装置及び焼却灰処理方法を実施するための形態を以下に説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る焼却灰処理装置は、分離室１１と、ベルト２１と、脈動発生装置４０を備える。脈動発生装置４０は、入気排気室１２と、給水装置（不図示）と、入気排気装置（不図示）とを備える。分離室１１及び入気排気室１２に水が貯えられる。分離室１１及び入気排気室１２は、互いの下部が水路で連結されている。給水装置（不図示）は、必要に応じて水素イオン濃度が調整された水を入気排気室１２を介して分離室１１に供給する。入気排気装置（不図示）は、入気排気室１２内の水面上の空間に対して入排気を行い、分離室１１内の水位を昇降させる。これにより、分離室１１内に上昇水流と下降水流とが交互に発生する。脈動発生装置４０は、入気排気装置（不図示）の代わりにプランジャを用いて分離室１１内の水位を昇降させてもよい。ベルト２１は網を備え、ベルト２１の一部が分離室１１の床面を形成する。ベルト２１は、可動網といわれる場合がある。分離室１１内のベルト２１上には、後述するように焼却灰由来の上層９１、中層９２、及び下層９３が形成される。
【００２６】
図２を参照して、第１の実施形態に係る焼却灰処理装置は、焼却灰投入装置１０と、ベルトコンベヤ２０を備える。ベルトコンベヤ２０は、上述のベルト２１と、ベルト駆動装置２２を備える。ベルト駆動装置２２は、ベルト２１のある特定部分が後方位置１３から前方位置１５まで水中を移動し、一旦水上に出てから再び水中に戻り、水中を移動して後方位置１３に戻るようにベルト２１を駆動する。ベルト２１の後方位置１３と前方位置１５の間にある部分が分離室１１の床面を形成する。分離室１１は、後方位置１３に設けられた上中層出口１４と、前方位置１５に設けられた壁１６及び下層出口１７を備える。分離室１１の水は上中層出口１４から溢流して排出される。壁１６は、水面上に出た壁上端１６ａと、水中に配置された壁下端１６ｂを備える。下層出口１７は、壁下端１６ｂとベルト２１の間に形成されている。したがって、下層出口１７は水中に配置される。
【００２７】
第１の実施形態に係る焼却灰処理装置を用いた焼却灰処理方法を以下に説明する。焼却灰投入装置１０は、分離室１１の水中に焼却灰を投入する。脈動発生装置４０は、分離室１１内の水位を昇降させる。その結果、焼却灰は、洗浄されるとともに比重差分離され、分離室１１内に上層９１、中層９２、及び下層９３を形成する。洗浄により焼却灰から水に塩素が移動する。下層９３は、分離室１１内においてベルト２１上の堆積層として形成される。中層９２は、分離室１１内において下層９３上の堆積層又は懸濁液層として形成される。上層９１は、分離室１１内において中層９２上の堆積層又は懸濁液層として形成される。下層９３は、金属を多く含む金属含有灰により形成されている。中層９２は、粗い灰を多く含む。上層９１は、細かい灰を多く含む。ベルトコンベヤ２０は、下層９３を下層出口１７から分離室１１外に搬出して水から揚げた後、下層９３を形成していた金属含有灰を後工程に受け渡す。壁１６は、上層９１及び中層９２が下層９３と一緒に下層出口１７から搬出されることを防止する。上層９１及び中層９２は、金属除去灰として上中層出口１４から水の溢流とともに分離室１１外に排出される。金属除去灰は、塩素除去のために必要に応じて洗浄された後、セメント原料として用いられる。
【００２８】
本実施形態によれば、焼却灰から金属が除去される。
【００２９】
ここで、下層９３の厚さが壁下端１６ｂとベルト２１との間隔より小さいと、中層９２が下層９３と一緒に下層出口１７から搬出される。下層９３が非常に薄いと灰が下層９３によって保持されなくなるため、分離室１１の床面を形成しているベルト２１の網目から落下する灰の量が多くなる。その結果、セメント原料として用いられるべき灰の歩留まりが低下し、ベルトコンベヤ２０によって下層出口１７から搬出された金属含有灰の金属濃度が低下してしまう。近年ごみの分別が進んだため、焼却灰に含まれる金属が少なくなっている。そのため、下層９３の厚さを制御することの重要性が高まっている。
【００３０】
下層９３の厚さを所期の厚さに制御するため、本実施形態に係る焼却灰処理装置及び焼却灰処理方法に下記事項が追加され得る。下記事項は、個別に、又は適宜組み合わされて追加され得る。
【００３１】
オペレータは、ベルトコンベヤ２０によって下層出口１７から搬出された金属含有灰の金属濃度に基づいて、ベルトコンベヤ２０にベルト２１の移動する速さを変化させる。金属濃度は目視又はその他の方法により判断される。金属濃度が低い場合、ベルト駆動装置２２は、ベルト２１をゆっくり移動させる。金属濃度が高い場合、ベルト駆動装置２２は、ベルト２１を速く移動させる。
【００３２】
本実施形態に係る焼却灰処理装置は、金属含有灰投入装置２５を備えてもよい。オペレータは、下層出口１７から搬出された金属含有灰の金属濃度に基づいて、金属含有灰投入装置２５に下層出口１７から搬出された金属含有灰の一部を分離室１１に投入させる。金属濃度が低い場合、金属含有灰投入装置２５は、分離室１１に金属含有灰を多量に投入する。金属濃度が高い場合、金属含有灰投入装置２５は、分離室１１に金属含有灰を少量しか又は全く投入しない。
【００３３】
本実施形態に係る焼却灰処理装置は、図３に示された下層排出制御系を備えてもよい。下層排出制御系は、フロート３０Ａと、フロートレベルセンサ３１Ａと、ベルト駆動装置２２と、ベルト２１を備える。フロート３０Ａは、図２に示すように、鉛直方向に遊動可能に分離室１１の水中に配置される遊動体である。フロート３０Ａの比重（質量／体積）は、フロート３０Ａが下層９３及び中層９２の間に位置するように調節されている。フロートレベルセンサ３１Ａは、フロート３０Ａの鉛直方向位置を検出する。ベルト駆動装置２２は、フロート３０Ａの鉛直方向位置に基づいてベルト２１の移動する速さを変化させる。フロート３０Ａの位置が低い場合、ベルト駆動装置２２は、ベルト２１をゆっくり移動させる。フロート３０Ａの位置が高い場合、ベルト駆動装置２２は、ベルト２１を速く移動させる。
【００３４】
また、ベルトコンベヤ２０を停止した状態で分離室１１内のベルト２１上に十分な厚さの金属含有灰の堆積層を形成してから、焼却灰の処理を開始することも有効である。例えば、ベルトコンベヤ２０が停止した状態で、外部から与えられた金属含有灰を分離室１１に投入し、停止したベルト２１上に金属含有灰の堆積層を形成する。金属含有灰の堆積層が十分厚くなったら、焼却灰投入装置１０は焼却灰の投入を開始し、脈動発生装置４０は分離室１１内の水位の昇降を開始し、ベルトコンベヤ２０は搬出を開始する。また、ベルトコンベヤ２０が停止した状態で上述のように下層９３を形成し、下層９３が十分厚くなってからベルトコンベヤ２０による搬出を開始してもよい。
【００３５】
また、本発明は比重差を利用して焼却灰から金属を除去するものであるが、比重が概ね同じである焼却灰の中では、粒径の大きいものほど下方に、粒径の小さいものほど上方に堆積する。塩素濃度は粒径が小さいほど高い傾向があるため、中層９２の塩素濃度は上層９１よりも低くなる。したがって、上層９１と中層９２を分けて分離室１１から取り出すことができれば、中層９２を形成していた粗い灰は簡単に洗浄するだけでセメント原料として利用可能である。以下、上層９１と中層９２を分けて分離室１１から取り出すことが可能な焼却灰処理装置及び焼却灰処理方法を以下に説明する。
【００３６】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る焼却灰処理装置及び焼却灰処理方法は、下記説明を除いて第１の実施形態に係る焼却灰処理装置及び焼却灰処理方法と同様である。図４を参照して、第２の実施形態に係る焼却灰処理装置は、スクリューコンベヤ３４を備える。スクリューコンベヤ３４は、スクリュー３５と、後述するスクリュー駆動装置３６を備える。分離室１１は、後方位置１３に設けられた中層出口１８及び上層出口１９を備える。分離室１１の水は上層出口１９から溢流して排出される。中層出口１８は、下層出口１７より高く、且つ、上層出口１９より低い水中の位置に設けられる。スクリューコンベヤ３４は、中層９２を中層出口１８から分離室１１外に払い出す。上層９１は、上層出口１９から水の溢流とともに分離室１１外に排出される。
【００３７】
本実施形態によれば、上層９１と中層９２を分けて分離室１１から取り出すことが可能である。
【００３８】
本実施形態に係る焼却灰処理装置は、図５に示された上中層排出制御系を備えてもよい。上中層排出制御系は、フロート３０Ｂと、フロートレベルセンサ３１Ｂと、ゲート駆動装置３３と、分離点調整ゲート３２と、スクリュー駆動装置３６と、スクリュー３５を備える。フロート３０Ｂは、図４に示すように、鉛直方向に遊動可能に分離室１１の水中に配置される遊動体である。フロート３０Ｂの比重（質量／体積）は、フロート３０Ｂが上層９１及び中層９２の間に位置するように調節されている。フロート３０Ｂの比重はフロート３０Ａの比重より小さい。分離点調整ゲート３２は、図４に示すように、昇降可能なように分離室１１に設けられる。分離点調整ゲート３２のゲート上端３２ａの高さは、上層出口１９の溢流堰高さを決定する。分離点調整ゲート３２のゲート下端３２ｂの高さは、中層出口１８の上端の高さ及び開口面積を決定する。
【００３９】
フロートレベルセンサ３１Ｂは、フロート３０Ｂの鉛直方向位置を検出する。ゲート駆動装置３３は、フロート３０Ｂの鉛直方向位置に基づいて、分離点調整ゲート３２の昇降を制御する。これにより、中層出口１８の上端の高さ及び開口面積と、上層出口１９の溢流堰高さとが変化する。スクリュー駆動装置３６は、フロート３０Ｂの鉛直方向位置に基づいて、スクリュー３５の回転数を変化させる。これにより、スクリューコンベヤ３４による払い出し量が変化する。フロート３０Ｂの位置が低い場合、ゲート駆動装置３３は分離点調整ゲート３２を下降させ、スクリュー駆動装置３６はスクリュー３５の回転数を下げる。この結果、上層出口１９の溢流堰高さが下がり、中層出口１８の上端の高さが下がり且つ開口面積が減少し、スクリューコンベヤ３４の払い出し量が減少する。フロート３０Ｂの位置が高い場合、ゲート駆動装置３３は分離点調整ゲート３２を上昇させ、スクリュー駆動装置３６はスクリュー３５の回転数を上げる。この結果、上層出口１９の溢流堰高さが上がり、中層出口１８の上端の高さが上がり且つ開口面積が増加し、スクリューコンベヤ３４の払い出し量が増加する。このような制御により、上層９１と中層９２を分けて分離室１１から取り出すことがより確実になる。
【符号の説明】
【００４０】
１０…焼却灰投入装置
１１…分離室
１２…入気排気室
１３…後方位置
１４…上中層出口
１５…前方位置
１６…壁
１６ａ…壁上端
１６ｂ…壁下端
１７…下層出口
１８…中層出口
１９…上層出口
２０…ベルトコンベヤ
２１…ベルト
２２…ベルト駆動装置
２５…金属含有灰投入装置
３０Ａ、３０Ｂ…フロート
３１Ａ、３１Ｂ…フロートレベルセンサ
３２…分離点調整ゲート
３２ａ…ゲート上端
３２ｂ…ゲート下端
３３…ゲート駆動装置
３４…スクリューコンベヤ
３５…スクリュー
３６…スクリュー駆動装置
４０…脈動発生装置
９１…上層
９２…中層
９３…下層
【図１】
0005409404.tif 000002
【図２】
0005409404.tif 000003
【図３】
0005409404.tif 000004
【図４】
0005409404.tif 000005
【図５】
0005409404.tif 000006